JP2024050722A - Friction linings for aluminum brake discs - Google Patents
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Abstract
【課題】Ａｌ含有ブレーキディスク等との組み合わせで十分に大きな摩擦値を確保可能な摩擦ライニングを提供する。【解決手段】アルミニウム含有ブレーキディスク又はロータの摩擦相手部材としての、５質量％超のアルミニウムをアルミニウム金属の形で又はアルミニウム合金の形で含有する金属系の摩擦ライニング。【選択図】なし[Problem] To provide a friction lining that can ensure a sufficiently large friction value when combined with an aluminum-containing brake disc, etc. [Solution] A metal-based friction lining containing more than 5 mass % aluminum in the form of aluminum metal or aluminum alloy, as a friction counterpart of an aluminum-containing brake disc or rotor. [Selected Figure] None
Description
本発明は、とりわけアルミニウム製ブレーキディスク又はロータを有するディスクブレーキにおける使用に好適な、摩擦ライニング及び相応の摩擦ライニング混合物に関する。とりわけ、本発明は、アルミニウム含有ブレーキディスク又はロータと組み合わせた、アルミニウム含有摩擦ライニングの使用に関する。 The present invention relates to friction linings and corresponding friction lining mixtures, which are particularly suitable for use in disc brakes having an aluminum brake disc or rotor. In particular, the present invention relates to the use of aluminum-containing friction linings in combination with aluminum-containing brake discs or rotors.
回復ないし復熱（Rekuperation）を伴う車両、特に乗用車の採用が顕著に増大する過程において、ブレーキディスクのための材料として又はブレーキディスクの成分としてアルミニウムを使用するというアイデアが自動車業界において再び注目されている。上記の車両のブレーキディスクの熱負荷は従来のドライブにおける値に最早到達しないため、ブレーキディスクにおけるアルミニウムの使用により、重量の利点が得られるだけではない。 In the course of a significant increase in the use of vehicles with recuperation, especially passenger cars, the idea of using aluminum as a material for brake discs or as a component of brake discs has been attracting attention again in the automotive industry. The use of aluminum in brake discs not only offers weight advantages, since the thermal loads on the brake discs of the above vehicles no longer reach the values in conventional drives.
従来技術においては、アルミニウム製ブレーキディスクとの組み合わせた使用に好適であると言われる種々の摩擦ライニングの処方（組成）が記載されている。 The prior art describes various friction lining formulations that are said to be suitable for use in combination with aluminum brake discs.
例えば、ＤＥ６９４０３７９１Ｔ２は、ブレーキ過程においてロータの崩壊を阻止するというアルミニウム－金属基複合材料（Metallverbundgrundmasse）からなるロータのための摩擦ライニング組成物を記載している。この場合、更に、０．３８～０．４２の平均摩擦率に調節されるものとされている。この摩擦ライニング混合物は、アルミニウムロータと摩擦ライニングの間の摩耗を低減するために２～１２質量％の多孔性銅パウダを含有している。 For example, DE 694 03 791 T2 describes a friction lining composition for rotors made of aluminum-metal matrix composites that prevents the rotor from collapsing during braking. In this case, it is furthermore supposed to be adjusted to an average coefficient of friction of 0.38 to 0.42. The friction lining mixture contains 2 to 12% by weight of porous copper powder to reduce wear between the aluminum rotor and the friction lining.
ＤＥ６９５１３６３４Ｔ２は同じ分野のための摩擦ライニング混合物を記載しているが、この混合物は特殊な粒径を有する５～８０体積％の微細分散化酸化アルミニウムを含有する必要がある。 DE 695 13 634 T2 describes a friction lining mixture for the same field, which must contain 5 to 80% by volume of finely dispersed aluminum oxide with a special particle size.
ＷＯ９４／１５１１２はアルミニウム製ブレーキディスクを有するディスクブレーキのためのブレーキライニングに関し、その組成は摩擦値が４００℃の温度まで高い値で一定しておりかつ４５０℃までの範囲で顕著に減少するように決定されるものとされている。 WO 94/15112 relates to a brake lining for a disc brake having an aluminium brake disc, the composition of which is determined so that the friction value remains constant at a high value up to a temperature of 400°C and decreases significantly in the range up to 450°C.
アルミニウム含有摩擦ライニングも従来技術において既知である。 Aluminum-containing friction linings are also known in the prior art.
ＷＯ２０１５／１９３３６１Ａ１は、例えばＡｌＭｇ５のようなＡｌ－Ｍｇ合金の繊維を５～９．７５％含有する銅フリー（銅不含有）摩擦材料を記載している。 WO 2015/193361 A1 describes a copper-free friction material containing 5-9.75% Al-Mg alloy fibers, such as AlMg5.
ＤＥ１９８２８３０１Ａ１は、Ａｌ－Ｚｎ合金、例えばＡｌＺｎ５を０．５～１５質量％含有し、そのため防食特性を有する摩擦ライニングに関する。 DE 198 28 301 A1 relates to friction linings which contain 0.5 to 15% by weight of an Al-Zn alloy, for example AlZn5, and thus have anticorrosive properties.
ＫＲ１０２００１００９１６９４には、９０質量％超のＡｌ金属（パウダ）及び／又はＡｌ合金を含有し得る摩擦ライニングが記載されている。 KR1020010091694 describes a friction lining that may contain more than 90% by mass of Al metal (powder) and/or Al alloy.
最後に、ＣＮ１０４２６５８１６は、２０～３０質量％のＡｌ合金及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）を有する摩擦ライニングを記載している。この場合、Ａｌ合金は、摩擦ライニング混合物のスチールファイバの代替物として使用され、摩擦特性、摩耗特性及び温度特性の改善をもたらす。 Finally, CN104265816 describes a friction lining with 20-30 mass% Al alloy and silicon carbide (SiC). In this case, the Al alloy is used as a replacement for steel fibers in the friction lining mixture, resulting in improved friction, wear and temperature properties.
まとめると、アルミニウム製ブレーキディスク又はロータと結合して（結合した状態で）使用するために、従来技術では一般的に銅含有摩擦ライニングが提案されていることを確認することができる。しかしながら、銅は、様々な環境当局によって、重金属として、従って環境適合性でないものとして分類されており、そのため、銅フリーのブレーキないし摩擦ライニングへの傾向が確認できるようになっている。しかしながら、銅フリーの摩擦ライニングは、アルミニウムディスクに対し通常凡そ０．３の極めて小さい摩擦値を示す。 In summary, it can be seen that copper-containing friction linings are generally proposed in the prior art for use in combination with aluminum brake discs or rotors. However, copper is classified by various environmental authorities as a heavy metal and therefore as not environmentally compatible, so that a trend towards copper-free brake or friction linings can be seen. However, copper-free friction linings show very low friction values against aluminum discs, typically around 0.3.
上記のＡｌ含有摩擦ライニングは、従来のブレーキディスク（鋳鉄、スチール）と結合した（状態での）使用について記載されており、アルミニウム又はアルミニウム合金の使用は、例えばそのようなライニングにおけるスチールファイバの代替又はこのライニングの防食特性の改善をもたらすものとされている。 The above Al-containing friction linings are described for use in combination with conventional brake discs (cast iron, steel), the use of aluminum or aluminum alloys being intended to provide, for example, a replacement for steel fibers in such linings or to improve the corrosion protection properties of the linings.
最後に、鋳鉄ロータと共に使用するために使用される摩擦ライニングは、そのような摩擦ライニングの摩耗物質がロータのアルミニウム基地層（Aluminiumgrundlage）を傷つけ、そのため最終的に安定な摩擦係数は達成されないため、ロータのアルミニウム基地層には使用可能ではないことは、従来技術において一般的に既知である。 Finally, it is generally known in the art that friction linings used for use with cast iron rotors cannot be used on the aluminum grundlage of the rotor because the wear material of such friction linings will damage the aluminum grundlage of the rotor, so that ultimately a stable coefficient of friction is not achieved.
それゆえ、本発明の課題は、Ａｌ含有ブレーキディスク又はロータとの組み合わせにおいて十分に大きな摩擦値を確保（保証）し、同時に摩損（摩擦）特性（Abriebseigenschaft）、摩耗特性及び温度特性に関し従来技術の摩擦ライニングの欠点を有しないか又は顕著に低減された程度でのみ有する摩擦ライニングないし摩擦ライニング処方物（ないし組成物：Reibbelagsrezepturen）を提供することである。 The object of the present invention is therefore to provide friction linings or friction lining formulations (or compositions) which ensure (guarantee) sufficiently high friction values in combination with Al-containing brake discs or rotors and at the same time do not have or only have to a significantly reduced extent the disadvantages of prior art friction linings with regard to wear (friction) properties, abrasion properties and temperature properties.
本発明の第１の視点により、アルミニウム含有ブレーキディスク又はロータの摩擦相手部材としての、５質量％超のアルミニウムをアルミニウム金属の形で又はアルミニウム合金の形で含有する金属系の摩擦ライニングが提供される（形態１）。
本発明の第２の視点により、本発明の摩擦ライニング及びアルミニウム含有ブレーキディスク又はロータを含むブレーキシステムが提供される（形態１１）。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a metal-based friction lining containing more than 5% by weight of aluminum in the form of aluminum metal or in the form of an aluminum alloy as a friction counterpart of an aluminum-containing brake disc or rotor (embodiment 1).
According to a second aspect of the present invention there is provided a braking system comprising a friction lining according to the present invention and an aluminium-containing brake disc or rotor (Aspect 11).
ここに、本発明の好ましい形態を示す。
（形態１）上記本発明の第１の視点参照。
（形態２）形態１の摩擦ライニングにおいて、前記摩擦ライニングは、５～３０質量％のアルミニウム、又は５～２５質量％のアルミニウム、又は１０～２０質量％のアルミニウムを含有することが好ましい。
（形態３）形態１又は２の摩擦ライニングにおいて、前記アルミニウム合金は、Ａｌに加えて、以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を含むことが好ましい。
（形態４）形態１の摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、式ＡｌｘＺｙで表されること、但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘとｙは夫々１０質量％から９０質量％以下の範囲を意味することが好ましい。
（形態５）形態１～４の何れかの摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、二元系Ａｌ－Ｍｇ合金又はＡｌ－Ｔｉ合金であることが好ましい。
（形態６）形態４の摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、Ｍｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含有しかつｙが複数の成分Ｚの割合の和である三元系又は四元系合金であることが好ましい。
（形態７）形態５の摩擦ライニングにおいて、前記（二元系）Ａｌ合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０であることが好ましい。
（形態８）形態１～７の何れかの摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、粒子の形で存在することが好ましい。
（形態９）形態８の摩擦ライニングにおいて、前記粒子は、１００～７００μｍの粒径を有することが好ましい。
（形態１０）形態１～９の何れかの摩擦ライニングにおいて、前記ブレーキディスク又はロータは、アルミニウムを２０～６０体積％まで、又は４０体積％まで含有することが好ましい。
（形態１１）上記本発明の第２の視点参照。
A preferred embodiment of the invention is now presented.
(Mode 1) See the first aspect of the present invention above.
(Feature 2) In the friction lining of feature 1, the friction lining preferably contains 5 to 30 mass % aluminum, or 5 to 25 mass % aluminum, or 10 to 20 mass % aluminum.
(Feature 3) In the friction lining of feature 1 or 2, it is preferable that the aluminum alloy contains, in addition to Al, one or more of the following metals: Mg, Ti, Si, Ba, Sr, Ca, Be, Zr, Cr, Fe, Sn, Bi.
(Mode 4) In the friction lining of Mode 1, it is preferable that the Al alloy is represented by the formula Al x Z y , where Z is Mg and/or Ti and/or Si, and x and y each represent a range of 10% by mass to 90% by mass.
(Feature 5) In the friction lining according to any one of Features 1 to 4, the Al alloy is preferably a binary Al-Mg alloy or an Al-Ti alloy.
(Mode 6) In the friction lining of Mode 4, the Al alloy is preferably a ternary or quaternary alloy containing Mg and/or Ti and/or Si and y being the sum of the proportions of a plurality of components Z.
(Feature 7) In the friction lining of feature 5, the (binary) Al alloy is preferably AlTi10 or AlMg50.
(Feature 8) In the friction lining of any one of Features 1 to 7, the Al alloy is preferably present in the form of particles.
(Feature 9) In the friction lining of feature 8, the particles preferably have a particle size of 100 to 700 μm.
(Mode 10) In the friction lining of any one of Modes 1 to 9, it is preferable that the brake disc or rotor contains 20 to 60 volume % aluminum, or up to 40 volume % aluminum.
(Mode 11) See the second aspect of the present invention above.
本発明の意義において、アルミニウム含有ブレーキディスク又はロータという概念は、一般的に、アルミニウムを金属の形で又はアルミニウム合金の形で含有するか又はそれからなるブレーキディスク又はロータとして理解されるものである。ブレーキディスク及びロータのためのより新しい材料と思われているものは、いわゆるアルミニウム－金属基複合材料（Ａｌ－ＭＭＣ＝aluminum metal matrix composites）であるが、これは、粒子状又は繊維（ファイバ）状の補強材を有するアルミニウム合金の一種である。これらの補強材／成分によって、アルミニウム系（ないしアルミニウム基）合金（Aluminiumgrundlegierung）の強度及び硬度は顕著に増大される。この場合、補強材料としては、ＳｉＣ（１０～９０体積％）が使用されることが好ましいが、酸化アルミニウム及び他のセラミック材料も同様に使用可能である。 In the sense of the present invention, the term aluminum-containing brake disc or rotor is generally understood as a brake disc or rotor which contains or consists of aluminum in the form of metal or in the form of an aluminum alloy. What are considered to be newer materials for brake discs and rotors are the so-called aluminum-metal matrix composites (Al-MMC), which are a type of aluminum alloy with particulate or fibrous reinforcements. These reinforcements/components significantly increase the strength and hardness of aluminum-based alloys. In this case, SiC (10-90% by volume) is preferably used as the reinforcing material, but aluminum oxide and other ceramic materials can be used as well.
従来技術のブレーキディスクにおけるアルミニウムの濃度は、これは本発明においても使用可能であるが、一般的に、２０～６０体積％（金属としてのアルミニウム換算）、とりわけ凡そ４０体積％である。 The concentration of aluminum in prior art brake discs, which can also be used in the present invention, is typically 20-60% by volume (calculated as aluminum metal), particularly around 40% by volume.
本発明の課題は、摩擦ライニングの製造にあたって、アルミニウム及び／又はそのいわゆる化合物、とりわけアルミニウム合金、を使用することによって解決される。この場合、好ましくは、摩擦ライニング成分として、金属としての（例えば非合金化金属パウダとしての）アルミニウムが使用される。アルミニウム合金の場合、僅かに合金化したＡｌ合金が好ましい。この場合、耐摩耗性のＡｌ合金は、そのように構成された摩擦ライニングの摩擦挙動に対しポジティブな影響を与えることができる。このことは、とりわけ、温度安定性が向上された合金に対して妥当する。 The object of the present invention is achieved by using aluminum and/or its so-called compounds, in particular aluminum alloys, in the manufacture of the friction lining. In this case, preferably aluminum is used as a metal (e.g. as an unalloyed metal powder) as a friction lining component. In the case of aluminum alloys, slightly alloyed Al alloys are preferred. In this case, wear-resistant Al alloys can have a positive effect on the friction behavior of the friction lining thus constructed. This applies in particular to alloys with improved temperature stability.
この場合、少なくとも５質量％～３０質量％までのアルミニウム濃度が好ましいが、より大きなアルミニウム濃度も可能である。ここで、質量％の表示は、完成した摩擦ライニング混合物中におけるアルミニウムの割合（金属として表される、Ａｌ合金は相応にＡｌ含有量に換算される）に関するものである。この摩擦ライニング混合物からは、その後、従来技術において既知の通常の方法に応じて摩擦ライニングが製造される。摩擦ライニング中におけるアルミニウムの好ましい濃度は５～２５質量％、とりわけ１０～２０質量％である。 In this case, an aluminum concentration of at least 5% to 30% by weight is preferred, but higher aluminum concentrations are also possible. The weight percentages here relate to the proportion of aluminum (expressed as metal, Al alloys are converted accordingly to the Al content) in the finished friction lining mixture, from which the friction lining is then produced according to the usual methods known in the prior art. The preferred concentration of aluminum in the friction lining is 5-25% by weight, in particular 10-20% by weight.
本発明に応じた好ましい摩擦ライニングは、金属アルミニウム（非合金）の形で、とりわけパウダの形で、及び／又は、アルミニウム合金（複数）の形で含有する。 Preferred friction linings according to the invention contain metallic aluminum (unalloyed), especially in the form of a powder, and/or in the form of aluminum alloy(s).
マグネシウム（Ｍｇ）又はチタン（Ｔｉ）を有するＡｌ合金は、本発明の課題の解決のために格別に好適であることが（本発明によって）判明した。例えばシリコン（Ｓｉ）のような他の合金化相手も原理的には好適である。これは、二元系、三元系又は四元系合金システムであり得るが、これらのうち、二元系アルミニウム合金が格別に好ましい。ＡｌｘＺｙ（Ｚは好ましくはＭｇ又はＴｉ、ｘ＝１０～９０質量％及びｙ＝１０～９０質量％）のタイプのこれらの二元系システムが格別に好ましいことが（本発明によって）判明した。ここでは、とりわけ、ＡｌＴｉ１０及びＡｌＭｇ５０のような合金を挙示することができる。 It has been found (by the present invention) that Al alloys with magnesium (Mg) or titanium (Ti) are particularly suitable for solving the object of the present invention. Other alloying partners, such as silicon (Si), are also suitable in principle. This can be a binary, ternary or quaternary alloy system, of which binary aluminum alloys are particularly preferred. It has been found (by the present invention) that these binary systems of the type Al x Z y (Z is preferably Mg or Ti, x=10-90% by weight and y=10-90% by weight) are particularly preferred. Here, inter alia, alloys such as AlTi10 and AlMg50 can be mentioned.
本発明に応じた合金は、以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を含むが、アルミニウムは必ず含まれる。本発明に応じた摩擦ライニング混合物は、上記の成分（複数）を含む金属混合物のパウダを含むことも可能である。合金の製造は、複数の成分を溶融し、均質化して微細分散系（システム）とすることによって実行される。そのような合金の多くは市場で入手可能である。 The alloy according to the invention comprises one or more of the following metals: Mg, Ti, Si, Ba, Sr, Ca, Be, Zr, Cr, Fe, Sn, Bi, but always aluminum. The friction lining mixture according to the invention can also comprise a powder of a metal mixture containing the above mentioned components. The production of the alloy is carried out by melting and homogenizing the components into a finely dispersed system. Many such alloys are available on the market.
摩擦ライニング混合物ないし完成した摩擦ライニングにおける本発明に応じた合金の割合は、好ましくは５～３０質量％、とりわけ１０～２０質量％であり得る。これらの合金は既存のあらゆる摩擦ライニングにおいて使用可能である。従って、本書に記載された合金に対する摩擦ライニングのその他の成分の格別な適合化は不可欠ではない。従来技術の混合物において、例えば、Ｚｎ又はＺｎ合金成分のみが本発明の合金によって置換されることが好ましい。摩擦ライニング混合物中におけるＡｌ合金の質量割合は、場合により付加的に存在するＡｌ金属（パウダ）を考慮した所望のＡｌ含有量に従う。 The proportion of the alloys according to the invention in the friction lining mixture or in the finished friction lining may preferably be 5-30% by weight, in particular 10-20% by weight. These alloys can be used in all existing friction linings. Special adaptation of the other components of the friction lining to the alloys described herein is therefore not essential. In prior art mixtures, for example, only the Zn or Zn alloy components are preferably replaced by the alloys according to the invention. The mass proportion of the Al alloy in the friction lining mixture is in accordance with the desired Al content, taking into account any additionally present Al metal (powder).
本発明に応じた合金は、好ましくは、パウダ（の形）で－ないし粒子の形で、摩擦ライニング混合物中にもたらされる（投入される）。潤滑材として、凡そ０．５～１０質量％の、好ましくは凡そ２～８質量％の質量割合の硫化錫を含有することも可能である。 The alloy according to the invention is preferably introduced into the friction lining mixture in the form of a powder or particles. It is also possible to contain tin sulfide as a lubricant in a mass proportion of approximately 0.5 to 10 mass %, preferably approximately 2 to 8 mass %.
摩擦ライニングの製造のために、好ましくは紐（ペレット）又はブロックの形で存在するアルミニウム合金を、まず液状化（溶融）し、次いでノズルから噴射する（アトマイズする：verduesen）ことによって、実質的に球状の粒子を製造する。次いで、これらの粒子を通常の摩擦材料混合物と又は通常の摩擦ライニング混合物の複数の成分と混合し、既知の温度及び圧力でプレスして摩擦ライニングを製造する。 For the production of friction linings, the aluminum alloy, which is preferably present in the form of strands (pellets) or blocks, is first liquefied (melted) and then sprayed (atomized) through a nozzle to produce substantially spherical particles. These particles are then mixed with a conventional friction material mixture or with several components of a conventional friction lining mixture and pressed at known temperatures and pressures to produce the friction linings.
尤も、例えばノズルからの噴射（Verduesen）によって又は回転ディスクの縁を介した遠心力による放射スプレイ（Schleudern）によって、合金の融解物（溶湯）から直接的にパウダ状粒子を形成することも可能である。本発明に応じた合金の粒径は、１００μｍ～７００μｍの範囲にあることが好ましい。また、例えばＡｌ／Ｍｇ合金のような更なる金属を有する粒子の形状のアルミニウム合金も市場で入手可能である。 However, it is also possible to form powdery particles directly from the alloy melt, for example by spraying from a nozzle or by centrifugal radiation spraying through the edge of a rotating disk. The particle size of the alloy according to the invention is preferably in the range of 100 μm to 700 μm. Aluminum alloys in the form of particles with further metals, for example Al/Mg alloys, are also available on the market.
本発明に応じた摩擦ライニングのための充填材として、金属酸化物、金属ケイ酸塩及び／又は金属硫酸塩をそれらだけで又は他の充填材と組み合わせて含有することができる。繊維（ファイバ）状物質は、好ましくは、アラミド繊維及び／又は他の有機又は無機繊維から構成される。金属として、アルミニウム合金の他に、例えばスチールウール及び／又は銅ウールを含有することも可能である。 As fillers for the friction lining according to the invention, metal oxides, metal silicates and/or metal sulfates can be contained, either alone or in combination with other fillers. The fibrous material is preferably composed of aramid fibers and/or other organic or inorganic fibers. As metals, besides aluminum alloys, it is also possible to contain, for example, steel wool and/or copper wool.
潤滑材として、好ましくは、０．５～１０質量％の、好ましくは２～８質量％の質量割合の硫化錫が使用される。硫化錫は、例えばパウダとして、摩擦ライニング混合物に添加されることができる。 As lubricant, preferably tin sulfide is used in a mass proportion of 0.5 to 10 mass %, preferably 2 to 8 mass %. Tin sulfide can be added to the friction lining mixture, for example as a powder.
本発明に応じた合金は、基本的に、任意の摩擦ライニング混合物において使用可能である。本発明に応じた摩擦ライニングの製造は、伝統的かつ従来技術から既知の方法に応じて、具体的には全ての出発成分（原材料成分）を混合し、そのようにして得られた摩擦ライニング混合物を増大された圧力及び増大された温度でプレス加工することによって、実行することができる。この場合、Ａｌ合金は、典型的な適用例では、パウダとして他の混合物成分と共にミキサへ供給され、かくして、合金粒子の混合工程の際に、摩擦材料内において均一に（一様に）分散される。このことは、更に、相応のブレーキライニングの使用時の摩擦プロセス中において、常に新しいＡｌ含有材料が摩擦ライニングの表面に現れることを意味する。かくして、摩擦ライニングの使用サイクル（過程）中において、その表面に常に均一な（一様な）ないしは一定の条件が支配する（現れる）。 The alloy according to the invention can be used in principle in any friction lining mixture. The production of the friction lining according to the invention can be carried out according to traditional and known methods from the prior art, in particular by mixing all the starting components and pressing the friction lining mixture thus obtained at increased pressure and increased temperature. In this case, the Al alloy is fed as a powder together with the other mixture components to a mixer in a typical application and is thus homogeneously distributed in the friction material during the mixing process of the alloy particles. This further means that during the friction process when the corresponding brake lining is used, new Al-containing material always appears on the surface of the friction lining. Thus, during the use cycle of the friction lining, uniform or constant conditions always prevail on its surface.
本発明に応じた摩擦ライニングを用いることにより、Ａｌ含有ブレーキディスク又はロータとの組み合わせで、例えば０．３５～０．４の十分に大きな摩擦値を達成することができると同時に、ブレーキディスク／ロータにおける摩耗を小さくすることができる。 By using the friction lining according to the present invention, in combination with an Al-containing brake disc or rotor, it is possible to achieve sufficiently high friction values, for example 0.35 to 0.4, while at the same time reducing wear on the brake disc/rotor.
本発明に応じた摩擦材料混合物は、例えば以下のような組成を有することができる：
原料 質量％
アルミニウム－Ｍｇ／Ｔｉ合金 １０～２０（＞５質量％Ａｌ）
酸化アルミニウム ０．５～２
雲母粉 ５～８
重晶石 ５～３０
酸化鉄 ５～１５
硫化錫 ２～８
グラファイト ２～６
コークス粉 １０～２０
アラミド繊維 １～２５
樹脂充填材粉 ２～６
接着剤樹脂 ３～７
The friction material mixture according to the invention may have, for example, the following composition:
Raw material mass%
Aluminum-Mg/Ti alloy 10-20 (>5% Al by mass)
Aluminum oxide 0.5 to 2
Mica powder 5 to 8
Barite 5-30
Iron oxide 5-15
Tin sulfide 2-8
Graphite 2 to 6
Coke powder 10-20
Aramid fiber 1-25
Resin filler powder 2 to 6
Adhesive resin 3 to 7
更に、本発明に応じた混合物は、（金属としての又は合金の形での）アルミニウムに加えて、例えばスチール／スチールウール、銅及び／又は銅合金も含有することが可能である。 Furthermore, the mixture according to the invention can contain, in addition to aluminum (as metal or in the form of an alloy), for example, steel/steel wool, copper and/or copper alloys.
本発明は、従って、アルミニウム含有ブレーキディスク及びロータとの組み合わせで使用される摩擦ライニングのための本発明に応じたＡｌ合金及びＡｌ金属の使用に関する。更に、本発明は、上記の目的のための本発明に応じたブレーキライニングの使用及び本発明に応じた摩擦ないしブレーキライニングと上記のブレーキディスク又はロータを含むブレーキシステムに関する。 The present invention therefore relates to the use of Al alloys and Al metals according to the invention for friction linings used in combination with aluminum-containing brake discs and rotors. Furthermore, the present invention relates to the use of brake linings according to the invention for the above-mentioned purposes and to braking systems comprising friction or brake linings according to the invention and the above-mentioned brake discs or rotors.
ここに、本発明の可能な形態を付記する。
［付記１］アルミニウム含有ブレーキディスク又はロータの摩擦相手部材としての、５質量％超のアルミニウムをアルミニウム金属の形で又はアルミニウム合金の形で含有する金属系の摩擦ライニング。
［付記２］上記の摩擦ライニングにおいて、前記摩擦ライニングは、５～３０質量％のアルミニウム、又は５～２５質量％のアルミニウム、又は１０～２０質量％のアルミニウムを含有する。
［付記３］上記の摩擦ライニングにおいて、前記アルミニウム合金は、Ａｌに加えて、以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を含む。
［付記４］上記の摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、式ＡｌｘＺｙで表されること、但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘとｙは夫々１０質量％から９０質量％以下の範囲を意味する。
［付記５］上記の摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、二元系Ａｌ－Ｍｇ合金又はＡｌ－Ｔｉ合金である。
［付記６］上記の摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、Ｍｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含有しかつｙが複数の成分Ｚの割合の和である三元系又は四元系合金である。
［付記７］上記の摩擦ライニングにおいて、前記（二元系）Ａｌ合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０である。
［付記８］上記の摩擦ライニングにおいて、前記Ａｌ合金は、粒子の形で存在する。
［付記９］上記の摩擦ライニングにおいて、前記粒子は、１００～７００μｍの粒径を有する。
［付記１０］上記の摩擦ライニングにおいて、前記ブレーキディスク又はロータは、アルミニウムを２０～６０体積％まで、又は４０体積％まで含有する。
［付記１１］上記の摩擦ライニング及びアルミニウム含有ブレーキディスク又はロータを含む、ブレーキシステム。
［付記１’］アルミニウム含有ブレーキディスク又はロータのための摩擦ライニングとしての、５質量％超のアルミニウムをアルミニウム金属の形で又はアルミニウム合金の形で含有する摩擦ライニングの使用。
［付記２’］上記の使用において、前記摩擦ライニングは、５～３０質量％のアルミニウム、とりわけ５～２５質量％のアルミニウム、格別に好ましくは１０～２０質量％のアルミニウムを含有する。
［付記３’］上記の使用において、前記アルミニウム合金は、Ａｌに加えて、以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を含む。
［付記４’］アルミニウム含有ブレーキディスク又はロータのための摩擦ライニングの成分としての、式ＡｌｘＺｙのＡｌ合金の上記の使用。但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘとｙは夫々１０質量％から９０質量％以下の範囲を意味する。
［付記５’］上記の使用において、前記Ａｌ合金は、二元系Ａｌ－Ｍｇ合金又はＡｌ－Ｔｉ合金である。
［付記６’］上記の使用において、前記Ａｌ合金は、Ｍｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含有しかつｙが複数の成分Ｚの割合の和である三元系又は四元系合金である。
［付記７’］上記の使用において、前記二元系Ａｌ合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０である。
［付記８’］上記の使用において、前記Ａｌ合金は、粒子の形で存在しかつ使用される。
［付記９’］上記の使用において、前記粒子は、１００～７００μｍの寸法（粒径）を有する。
［付記１０’］上記の使用において、前記ブレーキディスク又はロータは、アルミニウムを２０～６０体積％まで、とりわけ凡そ４０体積％まで含有する。
［付記１１’］上記の摩擦ライニング及びブレーキディスクを含むブレーキシステム。
Hereinafter, possible configurations of the invention will be described.
[Appendix 1] A metallic friction lining containing more than 5% by mass of aluminum in the form of aluminum metal or in the form of an aluminum alloy as a friction counterpart of an aluminum-containing brake disc or rotor.
[Appendix 2] In the above friction lining, the friction lining contains 5 to 30 mass % aluminum, or 5 to 25 mass % aluminum, or 10 to 20 mass % aluminum.
[Appendix 3] In the above friction lining, the aluminum alloy contains, in addition to Al, one or more of the following metals: Mg, Ti, Si, Ba, Sr, Ca, Be, Zr, Cr, Fe, Sn, and Bi.
[Appendix 4] In the above friction lining, the Al alloy is represented by the formula Al x Z y , where Z is Mg and/or Ti and/or Si, and x and y each represent a range of 10 mass % to 90 mass %.
[Appendix 5] In the above friction lining, the Al alloy is a binary Al-Mg alloy or an Al-Ti alloy.
[Appendix 6] In the above friction lining, the Al alloy is a ternary or quaternary alloy containing Mg and/or Ti and/or Si, and y is the sum of the proportions of a plurality of components Z.
[Appendix 7] In the above friction lining, the (binary) Al alloy is AlTi10 or AlMg50.
[Appendix 8] In the above friction lining, the Al alloy is present in the form of particles.
[Appendix 9] In the above friction lining, the particles have a particle size of 100 to 700 μm.
[Appendix 10] In the above friction lining, the brake disc or rotor contains aluminum in an amount of 20 to 60% by volume, or up to 40% by volume.
[Appendix 11] A brake system comprising the above-mentioned friction lining and an aluminum-containing brake disc or rotor.
[Appendix 1'] Use of a friction lining containing more than 5% by weight of aluminum in the form of aluminum metal or in the form of an aluminum alloy as a friction lining for an aluminum-containing brake disc or rotor.
[Appendix 2'] In the above mentioned uses, the friction lining contains 5 to 30% by weight of aluminum, in particular 5 to 25% by weight of aluminum, particularly preferably 10 to 20% by weight of aluminum.
[Appendix 3'] In the above use, the aluminum alloy contains, in addition to Al, one or more of the following metals: Mg, Ti, Si, Ba, Sr, Ca, Be, Zr, Cr, Fe, Sn, and Bi.
[Appendix 4'] The above-mentioned use of an aluminum alloy of formula Al x Z y as a component of a friction lining for an aluminum-containing brake disc or rotor, where Z is Mg and/or Ti and/or Si, and x and y each represent a range of 10% by mass to 90% by mass.
[Appendix 5'] In the above use, the Al alloy is a binary Al-Mg alloy or an Al-Ti alloy.
[Appendix 6'] In the above use, the Al alloy is a ternary or quaternary alloy containing Mg and/or Ti and/or Si and y is the sum of the proportions of a plurality of components Z.
[Appendix 7'] In the above use, the binary Al alloy is AlTi10 or AlMg50.
[Appendix 8'] In the above uses, the Al alloy is present and used in the form of particles.
[Appendix 9'] In the above use, the particles have a size (particle size) of 100 to 700 μm.
[Appendix 10'] In the above mentioned uses, the brake disc or rotor contains aluminium in an amount of from 20 to 60% by volume, in particular up to approximately 40% by volume.
[Appendix 11'] A brake system including the above friction lining and brake disc.
Claims (11)
前記摩擦ライニングは、５～３０質量％のアルミニウム、又は５～２５質量％のアルミニウム、又は１０～２０質量％のアルミニウムを含有すること
を特徴する摩擦ライニング。 2. The friction lining according to claim 1,
The friction lining contains 5 to 30 mass % of aluminum, or 5 to 25 mass % of aluminum, or 10 to 20 mass % of aluminum.
前記アルミニウム合金は、Ａｌに加えて、以下の金属：Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉの１つ以上を含むこと
を特徴する摩擦ライニング。 3. The friction lining according to claim 1,
The aluminum alloy contains, in addition to Al, one or more of the following metals: Mg, Ti, Si, Ba, Sr, Ca, Be, Zr, Cr, Fe, Sn, and Bi.
前記Ａｌ合金は、式ＡｌｘＺｙで表されること、但し、ＺはＭｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉであり、ｘとｙは夫々１０質量％から９０質量％以下の範囲を意味すること
を特徴する摩擦ライニング。 2. The friction lining according to claim 1,
The aluminum alloy is represented by the formula Al x Z y , where Z is Mg and/or Ti and/or Si, and x and y each represent a range of 10 mass % to 90 mass %.
前記Ａｌ合金は、二元系Ａｌ－Ｍｇ合金又はＡｌ－Ｔｉ合金であること
を特徴する摩擦ライニング。 The friction lining according to any one of claims 1 to 4,
The friction lining is characterized in that the Al alloy is a binary Al-Mg alloy or an Al-Ti alloy.
前記Ａｌ合金は、Ｍｇ及び／又はＴｉ及び／又はＳｉを含有しかつｙが複数の成分Ｚの割合の和である三元系又は四元系合金であること
を特徴する摩擦ライニング。 5. The friction lining according to claim 4,
The friction lining is characterized in that the Al alloy is a ternary or quaternary alloy containing Mg and/or Ti and/or Si, and y is the sum of the proportions of a plurality of components Z.
前記Ａｌ合金はＡｌＴｉ１０又はＡｌＭｇ５０であること
を特徴する摩擦ライニング。 6. The friction lining according to claim 5,
The friction lining is characterized in that the Al alloy is AlTi10 or AlMg50.
前記Ａｌ合金は、粒子の形で存在すること
を特徴する摩擦ライニング。 The friction lining according to any one of claims 1 to 7,
The friction lining is characterized in that the Al alloy is present in the form of particles.
前記粒子は、１００～７００μｍの粒径を有すること
を特徴する摩擦ライニング。 9. The friction lining according to claim 8,
The particles have a particle size of 100 to 700 μm.
前記ブレーキディスク又はロータは、アルミニウムを２０～６０体積％まで、又は４０体積％まで含有すること
を特徴する摩擦ライニング。 The friction lining according to any one of claims 1 to 9,
Friction lining, characterized in that the brake disc or rotor contains 20-60% by volume, or up to 40% by volume, of aluminum.
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